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研究生： 陳春宏
Chun-Hong Chen
論文名稱： 多晶鑽石碟薄化矽晶圓之破壞層研究
A study on the damage layer of thinning silicon wafer with PCD shaver
指導教授： 左培倫
Pei-Lum Tso
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 85
中文關鍵詞： 矽晶圓 、薄化 、變質層 、裂痕 、多晶鑽石碟 、硬脆材料
外文關鍵詞： silicon wafer, thinning, deformed layer, crack, PCD
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    • 多晶鑽石碟刮削矽晶圓的方式介於磨削與銑削之間，其多切刃且切刃體積小、切削後傾角大的特性類似磨削加工，而移除材料的模式則類似銑削加工。由於鑽石碟上切刃等高且形狀大小固定的特性，得以控制加工時切刃實際切入材料的深度。由於切深的控制，使鑽石碟能均勻地刮削矽晶圓，而得到均勻的表面。本論文以多晶鑽石碟作為薄化矽晶圓的刀具，在不同的切深下刮削矽晶圓，藉由顯微鏡觀察加工後矽晶圓的表面與次表面形貌，得到破壞層與切深的關係，並了解破壞層生成的模式與鑽石碟刮削矽晶圓的加工特性。

    第一章 簡介 1.1研究背景……………………………………………………………1 1.2研究動機……………………………………………………………3 1.3多晶鑽石碟介紹……………………………………………………4 1.4研究目的……………………………………………………………7 1.5本章小結……………………………………………………………8 第二章 文獻回顧與相關理論介紹 2.1磨削阻力……………………………………………………………10 2.2硬脆材料……………………………………………………………11 2.3硬脆材料的移除模式………………………………………………13 2.4臨界切削深度………………………………………………………15 2.5次表面破壞層………………………………………………………16 2.5.1變質層……………………………………………………………16 2.5.2裂痕………………………………………………………………18 2.6壓裂紋試驗…………………………………………………………19 2.7刮痕試驗與破壞裂痕深度…………………………………………22 2.8磨削裂紋……………………………………………………………24 2.9矽晶圓特性與裂痕破裂模式………………………………………25 2.10切削方向…………………………………………………………28 第三章 理論推導 3.1鑽石碟切刃對矽晶圓施力之應力場討論…………………………30 3.2比磨削能……………………………………………………………32 3.3本章小結……………………………………………………………37 第四章 實驗設備與規劃 4.1實驗設備……………………………………………………………38 4.1.1 CNC綜合加工機…………………………………………………38 4.1.2光學顯微鏡………………………………………………………39 4.1.3掃描式電子顯微鏡………………………………………………40 4.1.4壓力量測裝置……………………………………………………41 4.1.5電子式螺旋測微器………………………………………………41 4.1.6試片製作工具……………………………………………………42 4.2實驗器材與材料……………………………………………………43 4.3實驗規劃……………………………………………………………44 4.3.1不同切削方向對晶圓破壞的影響………………………………44 4.3.2切深、壓力、次表面破壞的關係………………………………46 4.3.3加工結果與比切削能……………………………………………46 4.4實驗步驟……………………………………………………………47 4.5斜拋腐蝕介紹………………………………………………………48 第五章 加工硬脆材料時的破裂現象 5.1切削力的影響………………………………………………………49 5.2切削熱影響…………………………………………………………51 5.3切刃鈍化與切屑堆積………………………………………………52 5.4本章小結……………………………………………………………53 第六章 結果與討論 6.1表面形貌觀察………………………………………………………54 6.1.1延性切削面與脆性切削面………………………………………54 6.1.2加工後之表面損傷………………………………………………56 6.1.3表面脆性破壞成因………………………………………………59 6.2次表面裂痕觀察……………………………………………………60 6.3裂痕的延伸與交錯連結……………………………………………64 6.4表面刻劃紋路………………………………………………………69 6.5各項加工參數對破壞層之影響……………………………………72 6.5.1切深的影響………………………………………………………72 6.5.2切削方向的影響…………………………………………………74 6.5.3轉速的影響………………………………………………………75 6.5.4晶圓位置的影響…………………………………………………76 6.6比切削能……………………………………………………………77 第七章 結論與未來展望 7.1結論…………………………………………………………………81 7.2未來展望……………………………………………………………82 參考文獻………………………………………………………………83

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